1 Sistema Internacional de Unidades (SI)




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Química Lic. Ernesto Revelo



Mediciones


1 Sistema Internacional de Unidades (SI)

El sistema de medidas que se utiliza en el campo científico se llama Systeme International d’Unites (Sistema Internacional de Unidades) y se escribe SI en forma abreviada. Es una versión moderna del sistema métrico, un sistema basado en la unidad de longitud denominada metro (m).

El sistema SI es un sistema decimal en el que las magnitudes difieren de la cantidad fundamental en potencias de diez mediante el uso de prefijos como múltiplos o como submúltiplos de la unidad básica. Por ejemplo, el prefijo kilo significa mil veces (103) la unidad básica y se abrevia por K (tabla No. 3).

El sistema SI también tiene, además de las unidades básicas, otras unidades que se llaman derivadas. Éstas últimas se pueden expresar en términos de las unidades básicas. Las unidades derivadas más comunes empleadas en química se muestran en la tabla No.4.

Tabla No. 3 Sistema Internacional de Unidades

Cantidad fundamental

Nombre de la unidad

Símbolo

Prefijo (múltiplo)

Prefijo (submúltiplo)

Longitud

metro

m

Deca (D) 101

deci (d) 10 -1

Masa

kilogramo

Kg

Hecto (H) 102

centi (c) 10 -2

Tiempo

segundo

s

s Kilo (K) 103

mili (m) 10 -3

Temperatura

kelvin

K

Mega (M) 106

micro (?) 10 -6

Cantidad de sustancia

mol

mol

Giga (G) 109

nano (n) 10 -9

Corriente
eléctrica

amperio

A

Tera (T) 1012

pico (p) 10 -12

Intensidad luminosa

Candela

cd

Peta (P) 1015

femto (f) 10 -15


Tabla No.4 Unidades derivadas más comunes empleadas en química

Propiedad

Unidad

Símbolo

Equivalencia

masa

gramo
libra

g
lb

10 -3kg
454 g

longitud

centímetro
Angstrom *
pulgada

cm
Å
pulg

10 -2m
10 -8 cm
2.54 cm

temperatura

Kelvin
Celsius
Farenheit

K
ºC
º F

ºC + 273

9/5 ºC + 32

volumen

Litro
centímetro cúbico
mililitro

L
cm3
mL

10 -3 m3 = 1 dm3
10 -6 m3
10 -3 L

Presión

atmósfera
torr o mm de Hg
Pascal

atm
torr
Pa

1.033 kg/cm2
1/760 atm
1/101325 atm





2 ¿Cómo expresar los resultados de una medición?
        Cifras significativas

Supóngase que se desea medir la longitud del objeto que se muestra en la figura 10 utilizando dos reglas A y B. La lectura en la regla (A) indica que el objeto mide 4.65 cm donde la última cifra no es segura, es incierta o dudosa. Sin embargo, la lectura según (B) sólo permite expresar la longitud como 4.7 cm y la última cifra es también dudosa. Nótese que en el primer caso la longitud se puede reportar con un máximo de tres cifras significativas mientras que en el segundo caso con únicamente dos cifras significativas.

http://docencia.udea.edu.co/cen/tecnicaslabquimico/01intro/imagenes/medicion01.gif
Figura 10. Medidas experimentales

De modo que los resultados obtenidos directamente de una medición están sujetos a incertidumbre (margen de duda), debido a que la escala de medición tiene un límite determinado por su sensibilidad.

Se denominan cifras significativas del resultado de una medición, a las cifras exactamente conocidas más la cifra incierta. El resultado de la medición anterior se debe reportar como 4.75 ± 0.01 cm o 4.7 ± 0.1 cm dependiendo de la regla utilizada lo cual da a entender que la incertidumbre absoluta está en las centésimas o en las décimas y que su valor es de ± 1 unidad en dicha cifra; en otras palabras, el valor real de la longitud medida debe estar entre 4.64 y 4.66 en el primer caso o entre 4.6 y 4.7 en el segundo.


3 Cifras significativas en el resultado de operaciones matemáticas

Cuando se hacen operaciones matemáticas con números, producto de mediciones, el resultado se debe reportar con un número apropiado de cifras significativas dependiendo de las cantidades que a dicho resultado dieron lugar.

• El número de cifras decimales en el resultado de operaciones de adición y/o sustracción, está determinado por el sumando que tenga menor número de ellas. Por ejemplo, el resultado de la operación:

0.043 g + 132.1 g – 18.46 g + 0.0021 g – 35.49 g = 78.1951 g

debe reportarse como 78.2 g ya que el sumando 132.1 g tiene un solo decimal.

• El número de cifras significativas en el resultado de un producto y/o cociente es igual al número de cifras significativas de aquél factor que menos cifras significativas tenga. Por ejemplo, el resultado de la operación:

http://docencia.udea.edu.co/cen/tecnicaslabquimico/01intro/imagenes/medicion03.gif

debe reportarse como 0.011 atm ya que el factor 0.082 sólo tiene dos cifras significativas.

Cuando se trata de operaciones complejas se aconseja realizar las operaciones intermedias completas (teniendo en mente las cifras significativas) y redondear sólo el resultado final al número apropiado de cifras significativas.

Nótese que al reportar el resultado de operaciones matemáticas con números productos de mediciones, es necesario hacer redondeos para expresar dicho resultado correctamente. Deben tenerse en cuenta las siguientes normas:

• Si la cifra siguiente (teniendo en cuenta los dígitos que le siguen) a la que se ha de redondear es menor que 5, la cifra a redondear se deja como tal. Por ejemplo, al redondear a 3 cifras el número 0.438497, éste queda como 0.438.

• Si la cifra siguiente (teniendo en cuenta los dígitos que le siguen) a la cifra a redondear es mayor que 5, ésta se aumenta en una unidad. Así, el número 0.345013 redondeado a 2 cifras significativas queda como 0.35.

• Si la cifra siguiente a la que se ha de redondear es exactamente 5, ésta se aumenta en una unidad si es impar, o se deja como tal si es par. Por ejemplo, al redondear a dos cifras significativas el número 3.4500, el resultado es 3.4; al redondear a 4 cifras significativas el número 7.01350 el resultado es 7.014.

4 Exactitud y precisión

El término precisión se utiliza para describir la reproducibilidad de los resultados experimentales. Se puede definir como el nivel de similaridad entre los valores numéricos de varias medidas de la misma propiedad, realizadas bajo las mismas condiciones experimentales.

La exactitud denota la cercanía de un resultado experimental al valor que se acepta como correcto para dicho resultado y se expresa en términos del error. Nótese que hay una diferencia fundamental entre los términos precisión y exactitud: ésta última indica una comparación con un valor aceptado, mientras que la precisión compara un conjunto de resultados entre sí para definir su nivel de concordancia.

En la figura 11 se muestran los resultados de una serie de disparos contra un blanco. Allí se indican cómo fueron los resultados en términos de exactitud y precisión.

http://docencia.udea.edu.co/cen/tecnicaslabquimico/01intro/imagenes/medicion02.gif

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